Причини світобудови

Багато хто з нас задавалися в дитинстві питанням, що було б з нами, якби наші батьки ніколи не зустрілися. Про це час від часу запитують себе і багато дорослих, які не втратили дитячої безпосередності. Кмітливі роблять висновок: у кожного з їхніх батьків були б інші діти. Так, але це не відповідь на питання, що було б з нами. Зрештою, навіть дитина здогадується: її б взагалі не було. Але що це означає? Чи можна це собі уявити? «Антропне питання», «антропний підхід» – ці вирази все частіше і частіше можна почути на симпозіумах з космології. Сьогодні все частіше і частіше вчені збираються і обговорюють питання, багато з яких починаються зі слів «що було б, якби певні фізичні умови в нашому Всесвіті «не зустрілися» і життя б в ньому не виникло?». Відповіді майже неуявні, і ці питання можна було б назвати дитячими. Але вчені називають їх антропними: від грецького «antropos» – людина. Людина, повторюють вони слова Протагора, – міра всіх речей, і ще невідомо, чи людина зобов’язана своїм існуванням Всесвіту або Всесвіт – людині.

Вже давно помічено, що світ і розум дивно відповідають один одному. Першим це усвідомив Кант, який стверджував, що ми володіємо апріорними, тобто додосвідними, вродженими формами простору і часу, які і організовують весь матеріал чуттєвого досвіду. «Чи багато знань знадобилося нам, щоб вирішити задачу з тривимірної геометрії? – Вторить Канту англійський кібернетик Вільям Р. Ешбі. – Набагато менше, ніж тієї інформації, якою ми скористалися, несвідомо, маючи набутий з дитинства досвід поводження з тривимірними предметами, а також – і це найважливіше – маючи за плечима мільярди років еволюції, що протікала в тривимірному світі».

Особливості цього світу не могли не відбитися на структурі нашого мозку. Цілі групи спеціалізованих нервових клітин розвинулися в мозку, і кожна націлена на сприйняття одного з елементів тривимірної геометрії. Одні нейрони реагують тільки на вертикалі, інші – тільки на горизонталі, треті – на гострі кути, четверті – на тупі. Поняття геометрії укладені не стільки в самих предметах, скільки в тих системах мозку, де піддається аналізу і синтезу зорова інформація. З першої ж миті життя форми світу нам не в дивину, ми готові до них і нічого іншого не очікуємо. Цю готовність сприйняття тривимірного світу і вроджене знання про нього французький філософ Анрі Бергсон вважав найдавнішою формою пам’яті, що визначила собою весь розвиток нашого розуму. Саме в геометрії, говорив він, «відкривається спорідненість логічної думки з неживою матерією, і розуму залишається там лише слідувати своєму природному руху». Під неживою матерією Бергсон мав на увазі те, що ми звемо сьогодні космічним простором.

Про ступінь цієї спорідненості розповідає в своїй останній книзі «Розумний Всесвіт» англійський астрофізик і письменник-фантаст сер Фред Хойл (читачі пам’ятають його роман «Чорна хмара»). Років десять тому Хойл і Чандра Вікрамасінгх, англійський астрофізик і поет, уродженець Цейлону, висунули гіпотезу, що викликала в наукових колах чималий переполох. Вони ототожнили частинки міжзоряного газу з мікроорганізмами, з чого випливало, що весь космос – живий, одухотворений. Вийшло це у них так переконливо, що автоматичним станціям, які були відправлені назустріч кометі Галлея було «доручено» пошукати на ній якусь живність. Знайдено нічого не було. У коментарях академіка Р. Сагдеева, який керував пошуками, чулися нотки розчарування. Не занепав духом один Хойл. «Знайдуть наступного разу, коли підлетять ближче», – сказав він. До наступного разу залишилося 70 років.

Космос представляється Хойлу універсальною коморою інформації, а життя – головною властивістю Всесвіту. В «розумному Всесвіті» інформація може передаватися з майбутнього в минуле. Справді, чому неможливі приховані причинно-наслідкові зв’язки, спрямовані «у зворотний бік»? Ці зв’язки можуть спиратися на симетрію фундаментальних фізичних законів по відношенню до осі часу. Схильний до «дитячих» питань Хойл пропонує нам проробити уявний експеримент. Ви потрапляєте в минуле і бажаєте розладнати шлюб своїх батьків. Що б ви не робили, ви, самі того не підозрюючи, будете сприяти цьому шлюбу. Раз ви існуєте – значить, шлюб відбувся. Ось вам і зворотний причинно-наслідковий зв’язок!

«Раз ви існуєте»! У цьому вся суть антропних парадоксів, настільки популярних сьогодні у вченому світі. «Я існую, значить, світ такий, який він є», – гордовито вигукує, перефразовуючи Декарта, співвітчизник Хойла, фізик і математик Картер. Своє знамените «мислю, отже, існую» Декарт виголосив після того, як перебрав всі докази на користь існування світу і самого себе. Його власна думка виявилася єдиним фактом, існування якого не викликало у нього сумнівів. Вислів Декарта звучить логічно і обнадійливо. Кожен розуміє, яке основне призначення людини. Вислів Картера звучить безглуздо, тавтологічно.

Картер, однак, наполягає, що якщо з його вислову відняти всю тавтологію, в ньому дещо ще залишиться. І його колеги згодні з ним. Від чого Всесвіт має такі властивості, які ми в ньому спостерігаємо? Зазвичай на таке питання відповідають, що у фізичному вакууму, з якого він колись вилупився, були такі ж властивості. «Чи задовольняє вас ця відповідь, побудована за зразками житейської логіки? – Питає Картер. – Звичайно, ні. Відповідати треба так: того, що ми ці властивості спостерігаємо». Він формулює головний свій антропний принцип: «Всесвіт повинен бути таким, щоб у ньому на деякому етапі допускалося існування спостерігачів». Іншими словами, раз ми існуємо, іншим він й бути не може.

Стаття Картера, де все це проголошено, ось вже п’ятнадцять років побиває всі рекорди цитування. «А знаєте чому? – Пояснює її успіх сам автор. – Антропний підхід до аналізу структури Всесвіту і нашого в ньому місця – здорова реакція на надмірне захоплення «принципом Коперника», що забороняє людині ставити себе в привілейоване становище. Коперник звів Землю в ранг однієї з незліченних планет. Чи справедливо це? І в Сонячній системі, і в Галактиці ми, безумовно, обрані. Не здивуюся, якщо і у Всесвіті ми займаємо цілком пристойне містечко». Щодо містечка у Всесвіті дані поки суперечливі. Зате його властивостями космологи не нахваляться. Середня щільність речовини в ньому близька до критичної. А це якраз те, що потрібно для зародження життя.

Будь щільність трохи поменше, тяжіння не робило б ніякого впливу на речовину і в ньому не виникло б ні галактик, ні зірок, ні планет. Розширювався б один порожній простір. Моторошна картина! Але й протилежне видовище не з веселих. З щільністю помітно вище критичної Всесвіт не встиг б толком розширитися, як відразу почалося б стискатися. На Землі справа не дійшла б навіть до ланцетника. Швидкість, з якою в нашому розширеному Всесвіту розбігаються галактики, теж підходяща – не дуже велика і не дуже маленька. У самий раз, щоб простір не виявився порожнім. Між іншим, тривимірність простору – не випадковість, а необхідна умова нашого існування. Правда, фізики та математики оперують будь-якими, навіть нескінченними просторами. Але вони існують поки що тільки в розрахунках. Можливо, коли-небудь їх і виявлять в реальному світі, але вкрай сумнівно, щоб там виникло життя: в одновимірному або двомірному просторі не сформується жодна молекула, а в більш ніж тривимірному все було б страшно нестійке. Планети там падали б на свої сонця або розліталися хто куди, а атмосфера просто не встигала б скластися.

А світові постійні, що характеризують чотири основних фізичних взаємодії у Всесвіті – електромагнітне, гравітаційне, сильне і слабке! Та якби хоч одна з них стала раптом змінюватися, звалився б весь світ. Уявімо собі, наприклад, що константа сильної взаємодії, керуюча деякими ядерними силами, виявилася б трохи більше, ніж зараз. Тоді б весь космос наповнився інертним газом гелієм, і життя в ньому не виникло б ніколи.

Наше привілейоване становище в Сонячній системі сумнівів не викликає. На Місяці життя немає і бути не може. На Венері і Меркурії теж. Про Марс думали, що які-небудь організми там існують. Не виявилося. Про далекі планети, начебто Юпітер або Уран, і говорити не доводиться. Зате на Землі склався рідкісний набір умов для розвитку життя. І оптимальна відстань до Сонця, і хімічний склад первинної атмосфери, і тьма води, і підходяща сила тяжкості – все ніби спеціально підбиралося для того, щоб народилося на Землі життя і за чотири мільярди років досягло досить складних форм. І чим все це так не сподобалося Копернику?

У Сонячній системі ми – обрані. А в Галактиці, в нашому рідному Чумацькому Шляху? Галактика наша обертається, і всі зірки обертаються навколо її центру. Всі ми знаємо, як виглядають галактики здалеку: вони закручуються в спіралі. Закручуватися їх змушують так звані хвилі площині. Кутова швидкість цих хвиль у всій Галактиці однакова. Це значить, що на деякій відстані від центру Галактики вона збігається з кутовою швидкістю обігу зоряних систем. Зірки і хвилі рухаються там синхронно та злагоджено, утворюючи гігантське коло, іменований коротаціонним (від англійського corotation – спільне обертання). Читач вже здогадується, що Сонячна система розташована якраз у тихій заводі коротації, куди ніколи не заглядають страшні ударні хвилі, що народжуються і панують по краях Галактики – у величезних спіральних рукавах. Ми в привілейованому положенні чи не на всіх рівнях.

Але як же все-таки з’явилося таке унікальне поєднання сприятливих для життя обставин, такий дивовижний Всесвіт? Дехто з фізиків припустив було, що в нескінченному світі існує нескінченна безліч всесвітів. Серед них є «пізнавана підмножина» – наш Всесвіт. Але більшість вирішила, що ця гіпотеза суперечить священному завіту Вільяма Оккама, англійського філософа XIII століття, який вчив, що мудрець, пояснюючи що-небудь, не повинен висувати аргументи, які самі потребують пояснення. Їх треба відсікати нещадно, як бритвою (відтоді в науці і побутує вислів «бритва Оккама»). Звідки, справді, взялася ця безліч всесвітів? Розібратися б з одним!

Що стосується одного, то він, очевидно, проходив незліченну кількість разів крізь вушко голки Великих вибухів – циклів розширення і стиснення. Під час циклів структура законів природи весь час перебудовувалася, як малюнок у калейдоскопі, поки в один прекрасний вибух, коли поєднання світових констант стало сприятливим, у Всесвіті не виникло життя.

Що ж буде з життям далі? Про подальшу його долю турбуватися не варто, вважає американський фізик Фрімен Дайсон. Найкращим з усіх всесвітів, каже він, був б такий, який «змушувала б своїх мешканців постійно долати перешкоди і, де виживання було б можливим, але діставалося б не надто легко». У кого вистачить сміливості стверджувати, що наш Всесвіт не відповідає цій вимозі цілком і повністю? Якщо він почне коли-небудь стискатися, ми, звичайно, ризикуємо опинитися у вогняній безодні, але чи варто через це засмучуватися? Хіба свідомість власної тлінності зменшує нашу радість з приводу вдало сформованих справ? Ця радість, каже Дайсон, була б занадто грубою і тваринною, якби ми не відчували ілюзорності викликаючих її причин. До того ж, цілком можливо, що наш Всесвіт збирається розширюватися безкінечно. Тоді у нас в перспективі крижана пустеля.

Це, однак, не загрожує загибеллю людству. Життя може поступово пристосуватися до холоду, пульс життя буде битися все повільніше, але не зупиниться ніколи. Зрештою, життя – це впорядкована форма речовини, а для такого порядку краще, коли холодно. Якщо ж справа зведеться до помірних пульсацій Всесвіту, у житті не виникне жодних проблем.

Дайсону заперечують. Незалежно від того, пульсує Всесвіт чи ні, кажуть його опоненти, речовина, з якої він складається, помаленьку перетворюється у випромінювання. За 10 в 33 ступені років всі атомні ядра зникнуть, розлетівшись на електрони, фотони та інші легкі частинки. Звичайно, 10 в 33 ступені років – термін чималий, але перед лицем вічності він не більш ніж мить. Але Дайсон вважає, що і тут положення не безнадійно. Рано чи пізно людство напевно навчиться переносити інформаційний зміст життя з однієї матеріальної форми в іншу. Випромінювання слугуватиме носієм життя не гірше, ніж плоть і кров. Фахівці з теорії інформації поділяють оптимізм Дайсона. У людства, кажуть вони, не буде іншого виходу, як навчитися всім цим фокусам, так як на його рівні – рівні «максимальної кібернетичності» – зосереджується інформація про найголовніші властивості Всесвіту. Не скористатися нею буде просто немислимо.

На цьому ж рівні картерівського перефразування Декарта отримує фізичне обґрунтування. Хіба не може структура Всесвіту, якщо уявити її собі у вигляді замкнутого ланцюга взаємозалежностей (а така модель напрошується сама собою), – хіба не може вона привести, зрештою, до спостерігача, каже американський фізик Дж. Уілер. Батьки квантової механіки довели, що самим актом спостереження ми вносимо свій вклад у фізичну реальність. Значить, щоб Всесвіт був «по-справжньому» реальним, він повинен еволюціонувати таким чином, щоб міг виникнути спостерігач. Спостерігач так само важливий для появи Всесвіту, як Всесвіт – для появи спостерігача. І взагалі, укладає Уілер, чи не замішана людина в проектуванні Всесвіту більш радикальним чином, ніж ми думали до сих пір?

Розмірковування прихильників антропного підходу (а їх стає все більше і більше) спираються на мовчазне припущення, що людина – єдиний носій розуму у Всесвіті. На жаль, Чумацький Шлях з його тихою заплавою – всього лише одна з мільйонів галактик, а сама заводь досить велика. Крім того, Картер і його колеги обходять стороною питання «про головного проектувальника Всесвіту», сподіваючись, очевидно, обійтися без цієї «гіпотези», як обійшовся без неї їх попередник Лаплас. Але Лапласу ця «гіпотеза» була дійсно не потрібна, а як обійдуться без неї, створюючи нову космологію, ті, у кого «принцип Коперника» викликав «здорову реакцію», уявити собі не менш важко, ніж те, що було б, якби Всесвіт був інший.

Автор: С. Іванов.